高校实验室气瓶安全管理研究

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摘要：提出了从组织措施和技术措施作为切入点进行高校实验室气瓶管理的新思路。校级职能部门重点在组织措施建设，包括供应商资质审核、采购平台建设、培训和准入体系建设；二级机构实验室在落实组织措施的基础上，在气瓶的储存和使用环节根据不同种类的气体采取技术措施，形成一种建立在组织措施基础上，以技术措施为保障的具有可操作性的综合管理体系，促进高校实验室气瓶管理，杜绝气瓶事故发生。

关键词：本质安全；管理；气瓶；组织措施；技术措施

1高校实验室气体使用的特点和存在的问题

高校的理工类、材料类、分析测试类实验室中，因为仪器所需和科研工作的需要，要使用各种气体。气体的供应多为气瓶提供，其使用特点是种类多但单种气体单日用量并不大。根据2009年修订的《特种设备安全监察条例》，气瓶是指“盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa•L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃的液体压力容器”属于特种设备，其生产、使用、检验检测及监督监察应当遵守《特种设备安全法》和《特种设备安全监察条例》。根据《危险化学品目录（2015版）》，压缩气体属于危险化学品，因此，充装了气体的气瓶在其生产、储存、使用、经营和运输时应当遵守《危险化学品安全管理条例》。就是说，气瓶具有特种设备和危险化学品的双重属性。气瓶中处于高压压缩状态的气体储存了能量，液化气体在不正常使用状态下气化会造成气瓶超压，有些气体具有可燃性、毒性、腐蚀性，因此气瓶具有固有危险性。不正确使用气瓶时会带来的主要危害有窒息、冻伤、中毒、着火、爆炸。《气瓶安全监察规定》将气瓶的监察范围分为设计、制造、充装、运输、储存、经销、使用和检验8个环节，据统计，事故发生在充装和使用环节的居多，质检总局统计了2006年1—9月发生的气瓶事故共25起，其中24起为爆炸事故，发生在使用环节的为4起[1]。高校实验室处于气瓶的使用环节。研究型大学的实验室是进行科学研究、探索未知的场所，其工作具有固有的危险性[2]，因此气瓶的安全使用一直是实验室安全工作中的重点和难点。加强制度建设，建立具有科学性且操作性强的管理体系以及相关的制度执行措施是关键。理清管理工作的头绪，从组织措施和技术措施2个切入点着手，是气瓶管理工作的一个新思路。

2气瓶管理的组织措施

组织措施不考虑具体的气体种类、气瓶的安全使用技术，它是一种对全部气瓶普适的约束措施。2.1建立供应商准入制度。高校实验室作为气瓶的使用者，不具备气瓶检验资质和能力，对气体充装环节也无法监管。高校能做的是遴选合格供应商，从而取得质量合格的产品，从源头上避免事故的发生。涉及供应商的是气瓶监察中的充装、运输、储存、经销等环节。一线城市的监管已非常规范，但在中小城市中，特别是经销环节仍存在着一些经营乱象，因此，应根据所处城市气体供应市场的现状，有条件的应该从生产和零售合二为一的供应商处进行采购，避免中间环节中存在着监管缺失，导致不可靠来源的气瓶和气体充装行为带来的隐患，如使用超过检验期的气瓶、私自改装气瓶、专用气瓶充装异种气体、气体种类充装错误等，这些行为都会带来极大的事故隐患。气瓶充装企业应取得危险化学品安全生产许可证，并按照《TSGR4001-2006气瓶充装许可规则》取得气瓶充装许可证，气瓶的运输、经销应遵守《危险化学品安全管理条例》，取得危险化学品经营许可证、道路运输经营许可证和道路运输营运证。在证照齐全的情况下，参考其价格和服务质量，如送货响应时间、是否负责免费将气瓶搬运到位并安装，这样可以避免二次自行搬运带来的危险性，据此建立合格供应商名单并定期更新。对于发生严重供货纰漏的，除追责外，还可将其从名单中移除。这是从源头上防范事故的最基本措施。2.2建立购置备案和审核制度。应该开发一套网上购买、审批系统。购买行为经过审核批准和备案后，信息才能到达合格供应商处，其后的物品到货、存放地点和用毕销账均有记录，并关联财务报销系统，未经过系统审批的采购无法报销。各管理层级因此可掌握存量，特别是对于易燃、有毒、腐蚀性气体，准确掌握存量和存放地点是安全管理的前提。这样不但确保履行了相关报批手续，还可掌控使用人的资质、使用地点的固有安全性、安全措施与安全预案的合理性等。在气体购置中建立“适量够用”原则，不应为了简化购买手续，大量购置后在封闭空间内存放。2.3气瓶定期检验。气瓶的固有危险性决定了要对其进行定期检验。《TSGR0006-2014气瓶安全技术监察规程》中规定了不同种类的气体其气瓶检验的周期和检验项目。盛装惰性气体和无腐蚀高纯气体的气瓶，每5年检验一次；盛装腐蚀性介质的气瓶，每2年检验一次；盛装其他气体的气瓶，每3年检验一次。定期检验的项目很多，包括内表面检查、重量损失率和容积残余变形的测定等，能够发现气瓶的腐蚀、破损、新发缺陷等。永久气体、二氧化碳气体等气瓶上多装有爆破片，需要定期更换。由于气瓶并非在本单位封闭循环，使用单位并不是固定地使用某个气瓶，检验工作和费用均应商定为气体供应商承担。对于使用单位，应复核收到的气瓶是否在有效期内、检验标志是否齐全等。2.4建立培训体系和准入制度。建立校级、院系级、实验室级三级培训和考试体系，不同级别具有不同的针对性，在培训安全使用知识的同时，还应包括逃生和扑灭初起火灾时灭火器具的正确使用方法，合格者才能具备气体使用和气瓶操作的资质，严禁无资质人员随意操作气瓶。明确购买和使用者为此气瓶的第一安全责任人，有义务采取安全措施，制订安全预案，切实履行安全义务，并承担造成事故所带来的安全责任。2.5安全预案和安全用品。安全预案的制订应针对各用气实验室的实际情况，制定逃生路线、安装应急照明、在显著位置摆放灭火器材并标示、装设报警器以及要制定发生事故后的报警方式和事故信息逐级上报制度。

3气瓶管理的技术措施

技术措施是指对于各种瓶装气体在技术层面上实现其安全使用的措施，包括通用措施和专用措施。3.1通用技术措施。通用技术措施是指对于各种气体均适用的技术措施，如瓶内留余压、开启气瓶时人员应站在侧面并缓慢打开瓶阀、可燃气体和助燃气体应分库存放、气瓶存放间应有通风设备并装设报警器等，这方面讨论的文章较多，本文不赘述，仅讨论容易疏漏的2点。（1）气瓶有防止倾倒的措施，移动气瓶时应加保护瓶帽和防震橡胶圈。气瓶意外倾倒带来的危害长期被低估，以为不过是造成人员砸伤，其实最大的危险是倾倒时将黄铜制瓶阀摔破，导致瓶内高压气体喷出。如果是可燃气体，高速喷射产生的静电即可导致燃烧。1971年某工厂在运输氢气瓶时，瓶阀被撞断，一声巨响后喷出的氢气立即着火[3]，同时气瓶因为巨大的反冲力飞出，也造成二次伤害；1991年10月23日，上海沙县某废品堆放处，一名临时工用管钳拆下氧气瓶阀时被击倒在地，反冲出去的氧气瓶造成另一人死亡[4]。（2）禁止私自维修瓶阀。我国目前在用的瓶阀种类较多，有削片式、套筒式、勾轴式等6类20余种[5]，结构各不相同。瓶阀故障会带来极大的事故隐患，维修瓶阀是一项高度专业化的工作，使用者严禁自行拆卸、维修。如果发现瓶阀有漏气现象，应立即关闭，返回充装单位。如某实验室曾有人发现瓶阀漏气，就把上面的锁母拆下，查看是否需要更换一个密封垫，在旋松锁母的瞬间，阀杆飞出打在天花板上又落在地上，瓶内气体飞速泄出，声音震耳欲聋，幸为惰性气体且房间很大，飞出的阀杆未伤到人，人员撤出及时，让气体自然泄放完，未造成人员事故。3.2专用技术措施。我国根据《GB/T16163-2012瓶装气体分类》将瓶装气体分为3类：第1类为压缩气体和低温液化气体，第2类为液化气体（包括高压液化气体和低压液化气体），第3类为溶解气体。共列出了108种气体，然后按其化学性能、燃烧性、毒性、腐蚀性进行分组，每种气体有一个唯一的4位数字编码，称为FTSC编码[6]。这是一个科学的分类编码体系，适用于气体生产、充装、运输、贮存、使用各个环节的规范管理。其中的很多气体具有多重属性，如既可燃又有毒、既有毒又具腐蚀性等，如列出的39种毒性气体中15种可燃、24种腐蚀性气体中22种有毒。作为单纯的使用者，从高校实验室气瓶管理的角度分析，上述分类方法的实用性不高、管理成本大。本文尝试将实验室中的常见气体按其危险特性分为可燃气体、毒性和腐蚀性气体、助燃气体、惰性气体4类，针对不同类别的气体制定专用技术措施。制定原则是消除气瓶这一最大的室内危险源，提高实验室内部的安全水平，同时兼顾管理效率和可操作性。3.2.1可燃气体。可燃气体危险性涉及扩散性、化学活泼性、最小点火能量等多个因素，从不同的角度评估其危险程度是不同的。首先是防止发生泄漏。泄漏以后气体的危险性以其爆炸下限为控制指标是最直观的。危险度最高的甲类可燃气体，其在空气中的爆炸下限为10%（指体积分数，下同），而进行燃烧类实验使用的气体浓度较高，甚至是纯气。对于这类气体的瓶装纯气必须放在室外，通过固定的供气管路引入室内，且必须有防回火、防逆流装置，这样做可减少实验室危险源，提升实验室安全水平。对于专门配制的一定浓度的标准气，一般使用8L气瓶（最大充装压力10MPa），在面积20m2高3m的房间内，在最不利情况下，即瓶中气体全部泄漏大约被稀释75倍。因此，可根据实际的气体浓度、气瓶容量和房间空间容量进行校核计算，以完全泄漏后的最大浓度不高于爆炸下限的1/3作为限值，这既是安全指标，也是卫生指标[7]。高于限值的，不能在室内过夜，用完立即移走；低于限值的可以在设置报警器、通风、警告牌等安全措施后暂放在室内，待阶段性使用结束后移走。如果要求每天都必须移走，频繁的管路拆装会带来更大的安全隐患。这是综合考虑安全性和使用便利性之后的折中措施。其次是防静电措施。一些可燃气体在空气中的最小点火能量极低，如氢气仅为0.017mJ[8]，如果发生泄漏达到爆炸下限时，爆炸几乎是不可避免的。因此氢气要避免使用容易积聚静电的聚四氟乙烯等非金属管路，要使用金属管路，并在气瓶阀处和用气设备端两点重复接地。仅仅将气瓶架接地不是好的办法，因为气瓶瓶体和气瓶架表面都有漆层，它们之间的电气连接并不可靠。3.2.2毒性和腐蚀性气体。毒性和腐蚀性气体泄漏后能直接造成人员伤害，腐蚀性气体还能腐蚀气瓶造成气瓶爆破，进而造成人员伤害。据统计，在2001—2013年发生的100起实验室事故中，典型毒性、腐蚀性气体如液氨、液氯、光气、一氧化碳造成的伤亡最严重，中毒人数占到了受伤人数的80%，因光气和一氧化碳死亡2人占总死亡人数8人的25%[9]。毒性和腐蚀性气体处理原则：（1）纯气和任意浓度的剧毒气体（GB/T16163-2012中定义的剧毒气体为LC50≤200×10–6），都要求将气瓶放在室外，通过管路引入室内使用。（2）对于其他毒性气体，以其LC50值的1/3作为限值，即根据房间空间总体积，在最不利情况下，瓶中的气体全部泄漏时气体被稀释的倍数。当浓度高于限值时，气瓶要放在室外；低于限值时，在设置报警器、通风、警告牌等安全措施后允许气瓶暂放在室内，但阶段性使用完毕后要立即移走。3.2.3助燃气体。主要指氧气。风险之一是压力高于2.94MPa的纯氧和油脂接触时会发生激烈的氧化反应[10]，实验室经常会有机械加工或使用油浴等加热设备，存在油脂的污染和扩散，此时操作高压纯氧有重大风险。2002年4月7日，浙江平湖市一个五金修理店的学徒工在用沾满油污的双手开启氧气瓶阀时，氧气瓶发生爆炸，造成该学徒工死亡，死者双手被炸飞。初步分析可能是瓶阀漏气，高压氧遇油脂在有静电或明火时发生爆炸[11]。《GB14194-2007压缩气体气瓶充装规定》中明确规定，氧气瓶的瓶体和瓶阀不得沾染油脂或其他可燃物。风险之二是氧气泄漏造成环境氧量高，实验室中电气设备和加热装置较多，一般均为非防爆设备，当氧量高于23%时，极易发生火灾[12]，而人员长时间吸入高浓度氧气会得富氧病[10]。3.2.4惰性气体。主要是防止窒息。根据对4000余例急性化学中毒事故的统计，氮气窒息排第3位[13]。人体对于氧气的长期安全界限是17%[14]，吸入纯氮气后，人员会立即倒下不省人事，10秒至几分钟内迅速死亡[15]。现在实验室门窗的密闭性普遍较好，特别是有的房间内放置液氮罐，而液氮存在自然蒸发，会缓慢置换室内的氧气，如果人员快速进入低氧房间，而房门因为安装有闭门器自动关闭，此时人员即使意识到风险，也可能无法自行走出而造成人身伤害。因此，这类房间应强制安装氧量报警器。

4结语

实验室气瓶的安全管理是系统工程，组织措施和技术措施缺一不可。组织措施是根本，由良好的组织措施形成完善的安全体系；技术措施是抓手，在组织措施下发挥作用。在充分的安全培训、严格的检查和奖惩制度下，形成良性的安全文化和使用者良好的安全意识，杜绝实验室气瓶安全事故的发生。

作者:杨锐明 禚玉群 单位:清华大学